(57)【要約】  加工の手間を減らすことができるマイクロチップの製造方法及びマイクロチップを提供することを目的とし、一方の面にキャビティ５１が設けられるとともに、キャビティ５１の底部に挿入溝５２が設けられた型板５と、型板５のキャビティ５１が設けられた面と対向する面に当接するコア４と、挿入溝５２に挿入されコア４と当接する、挿入溝５２と対応する形状のコアピン６と、からなる金型３のキャビティ５１内に溶融樹脂を射出充填し、成形後、取り出すことでコアピン６と対応する形状の貫通溝２２が形成された基板２を形成する第１工程と、基板２の両面に底板１２及び蓋板１１を接合する第２工程と、を備えるマイクロチップ１の製造方法である。
2011122215.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面にキャビティが設けられるとともに、前記キャビティの底部に挿入溝が設けられた型板と、
前記型板の前記キャビティが設けられた面と対向する面に当接するコアと、
前記挿入溝に挿入され前記コアと当接する、前記挿入溝と対応する形状のコアピンと、からなる金型の前記キャビティ内に溶融樹脂を射出充填し、成形後、取り出すことで前記コアピンと対応する形状の貫通溝が形成された基板を形成する第１工程と、
前記基板の両面に底板及び蓋板を接合する第２工程と、
を備えることを特徴とするマイクロチップの製造方法。
【請求項２】
前記コアの前記型板との当接面に、前記キャビティの深さよりも低い突条を設け、
前記基板の前記コアとの当接面に、前記突条と対応する形状の非貫通溝を形成することを特徴とする請求項１に記載のマイクロチップの製造方法。
【請求項３】
母材にＮｉ−Ｐめっきを形成し、
次に、前記Ｎｉ−Ｐめっきの表面に、前記突条と対応する形状の非貫通溝を形成し、
次に、前記Ｎｉ−Ｐめっきの表面に電解めっきを形成した後、前記Ｎｉ−Ｐめっきから剥離することで前記コアを形成することを特徴とする請求項２に記載のマイクロチップの製造方法。
【請求項４】
上下に貫通する貫通溝を有する基板と、
前記基板の下面に接合される底板と、
を備えることを特徴とするマイクロチップ。
【請求項５】
前記基板の上面に接合される蓋板をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載のマイクロチップ。
【請求項６】
前記基板は少なくとも一方の面に非貫通溝を有することを特徴とする請求項４または５に記載のマイクロチップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロチップの製造方法及びマイクロチップに関する。
【背景技術】
【０００２】
微細な流路、空間内で核酸、タンパク質、血液などの液体試料の反応、分離、分析などを行うマイクロチップ、あるいはμＴＡＳ（ＭｉｃｒｏＴｏｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍｓ）と称する装置が実用化されている。【０００３】
マイクロチップは、微細加工技術を利用してシリコン、ガラス、樹脂等の基板に微細な流路、空間を形成し、他の基板と接合して形成される。近年では、廉価で使い捨て可能な樹脂製マイクロチップの開発が特に望まれている。【０００４】
マイクロチップには、反応、分離、分析の方法によって深さの異なる流路、空間が求められる。例えば図４に示すように、基板１０２と蓋板１１１とを接合してなるマイクロチップ１０１において、１枚の基板１０２に深さの異なる非貫通溝１２１、１２２が並存する場合がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２４８２１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
流路を有する樹脂性の基板を形成するには、図５に示すように、キャビティ１５１を有する型板１０５と、非貫通溝１２１、１２２と対応する形状の突条１４１、１４２を有するコア１０４とを用いた金型１０３に溶融樹脂を射出して成形する。このコア１０４は、電鋳により成形する。【０００７】
まず、図６に示すように、母材１０８にＮｉ−Ｐめっき１０９を形成する。次に、Ｎｉ−Ｐめっき１０９の表面に基板に形成する流路と同じ形状の溝１９１、１９２を形成する。次に、電解めっきにより、Ｎｉ−Ｐめっき１０９の表面にコア１０４を形成する。その後、Ｎｉ−Ｐめっき１０９から剥離することで、溝１９１と対応する形状の突条１４１を有するコア１０４が形成される。【０００８】
しかし、Ｎｉ−Ｐめっき１０９の厚さは最大で１５０μｍ厚程度であり、それ以上の深さの溝１９２を形成するためには、図６に示すように、母材１０８を加工して下穴１８１を形成する必要がある。このため、加工の手間が増え、加工時間が長くなるという問題がある。【０００９】
また、１枚の基板に深さの異なる溝を並存させると、偏肉構造となり、基板にひけが発生しやすくなる。【００１０】
本発明の課題は、加工の手間が少なくひけの発生を抑制することができるマイクロチップの製造方法及びマイクロチップを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以上の課題を解決するため、第１の発明は、一方の面にキャビティが設けられるとともに、前記キャビティの底部に挿入溝が設けられた型板と、前記型板の前記キャビティが設けられた面と対向する面に当接するコアと、前記挿入溝に挿入され前記コアと当接する、前記挿入溝と対応する形状のコアピンと、からなる金型の前記キャビティ内に溶融樹脂を射出充填し、成形後、取り出すことで前記コアピンと対応する形状の貫通溝が形成された基板を形成する第１工程と、前記基板の両面に底板及び蓋板を接合する第２工程と、を備えるマイクロチップの製造方法である。【００１２】
第１の発明に係る前記コアの前記型板との当接面に、前記キャビティの深さよりも低い突条を設け、前記基板の前記コアとの当接面に、前記突条と対応する形状の非貫通溝を形成してもよい。【００１３】
前記コアを、母材にＮｉ−Ｐめっきを形成し、次に、前記Ｎｉ−Ｐめっきの表面に、前記突条と対応する形状の非貫通溝を形成し、次に、前記Ｎｉ−Ｐめっきの表面に電解めっきを形成した後、前記Ｎｉ−Ｐめっきから剥離することで形成してもよい。【００１４】
第２の発明は、上下に貫通する貫通溝を有する基板と、前記基板の下面に接合される底板と、を備えることを特徴とするマイクロチップである。【００１５】
前記基板の上面に接合される蓋板をさらに備えてもよい。【００１６】
前記基板は少なくとも一方の面に非貫通溝を有していてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、加工の手間が少なくひけの発生を抑制することができるマイクロチップの製造方法及びマイクロチップを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態に係るマイクロチップ１を示す断面図である。
【図２】基板２の製造に用いる金型３の断面図である。
【図３】コア４の製造方法についての説明図である。
【図４】従来のマイクロチップ１０１を示す断面図である。
【図５】基板１０２の製造に用いる金型１０３の断面図である。
【図６】コア１０４の製造方法についての説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための形態について、図を参照して詳細に説明する。
【００２０】
図１は本発明の実施の形態に係るマイクロチップ１を示す断面図である。マイクロチップ１の大きさは、ハンドリング、分析しやすい形状であればどのような形状であってもよい。例えば、１０ｍｍ角〜２００ｍｍ角程度の大きさが好ましく、１０ｍｍ角〜１００ｍｍ角がより好ましい。マイクロチップ１の形状は、分析手法、分析装置に合わせればよく、正方形、長方形、円形など任意の形状とすることができる。
【００２１】
マイクロチップ１は、基板２と、蓋板１１と、底板１２とが接合されてなる。
【００２２】
基板２、蓋板１１、底板１２には樹脂が用いられる。その樹脂としては、成形性（転写性、離型性）がよいこと、透明性が高いこと、紫外線や可視光に対する自己蛍光性が低いことなどが条件として挙げられるが、特に限定されるものではない。例えば、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン６、ナイロン６６、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリイソプレン、ポリエチレン、ポリジメチルシロキサン、環状ポリオレフィン等が好ましい。特に、ポリメタクリル酸メチル、環状ポリオレフィン等が好ましい。基板２、蓋板１１、底板１２に同じ材料を用いてもよく、異なる材料を用いてもよい。
【００２３】
蓋板１１は、基板２の上面に接合されている。底板１２は、基板２の下面に接合されている。蓋板１１と基板２、底板１２と基板２の接合方法は、接着剤を用いる方法、熱溶着技術を用いる方法等、任意である。
【００２４】
基板２には、非貫通溝２１と、貫通溝２２とが設けられている。
【００２５】
非貫通溝２１は基板２の上面に形成されている。非貫通溝２１の上部が蓋板１１により塞がれることで流路１３が形成される。
【００２６】
貫通溝２２は基板２を上下に貫通している。貫通溝２２が底板１２及び蓋板１１により塞がれることで流路１４が形成される。
【００２７】
流路１３、１４は、非常に微細な溝（マイクロ流路）であり、核酸、タンパク質、血液や薬剤などの液体試料の反応、混合、分離、分析などを行うのに好適に用いられる。
【００２８】
非貫通溝２１及び貫通溝２２の幅は、分析試料、試薬の使用量を少なくできること、成形金型の作成精度、転写性、離型性等を考慮して、幅は１０μｍ〜２００μｍ程度であることが好ましい。
【００２９】
非貫通溝２１の深さは、３０μｍ〜１５０μｍ程度であることが好ましく、基板２の厚さよりも浅いことが好ましい。
【００３０】
貫通溝２２により形成される流路１４の深さは基板２の厚さによって定まる。基板２の厚さは３０μｍよりも厚くかつ２００μｍ以下であることが好ましいが、マイクロチップ１の用途、分析手法、分析装置に応じて適宜調整すればよい。
【００３１】
図２は、基板２の製造に用いる金型３の断面図である。金型３は、コア４と、型板５と、コアピン６と、保持板７と、等から概略構成される。
【００３２】
コア４には、型板５との対向面に、非貫通溝２１と対応する突条４１が設けられている。
【００３３】
型板５には、コア４との対向面に、基板２が形成されるキャビティ５１が設けられている。キャビティ５１の底部には、貫通溝２２と対応する位置に、貫通溝２２と対応する形状の挿入溝５２が設けられている。
【００３４】
コアピン６は、貫通溝２２及び挿入溝５２と対応する形状をしており、挿入溝５２から型板５を貫通してコア４と当接している。
【００３５】
保持板７は、型板５のコア４とは反対側の面に固定され、コアピン６を挿入溝５２から型板５を貫通してコア４と当接した状態で保持する。
【００３６】
図２に示す状態の金型３のキャビティ５１内に基板２の材料となる溶融樹脂を射出充填し、冷却することで基板２が成形される。なお、突条４１の跡が非貫通溝２１に、コアピン６の跡が貫通溝２２となる。
【００３７】
その後、保持板７を型板５から外し、コアピン６を挿入溝５２から引き出し、型板５からコア４を離してからキャビティ５１から基板２を取り出す。その後、基板２の下面に底板１２を、上面に蓋板１１を接合することで、マイクロチップ１が完成する。なお、（流路１３、１４内に反応液を塗布する等の操作を容易とするために、）基板２の上面に蓋板１１を接合しない状態で留めてもよい。
【００３８】
ここで、コア４の製造方法について図３を用いて説明する。まず、母材８にめっき層９を形成する。めっき層９は、例えばＮｉ−Ｐ合金を用いて形成することができる。
【００３９】
次に、めっき層９の表面に、非貫通溝２１と同一形状の非貫通溝９１を形成する。非貫通溝９１の深さはめっき層９の厚さよりも浅い。非貫通溝９１は例えばエッチングにより形成することができる。
【００４０】
次に、電解めっきにより、めっき層９の表面にコア４を形成する。その後、めっき層９から剥離することで、非貫通溝９１と対応する形状の突条４１を有するコア４が形成される。
【００４１】
このように、めっき層９の厚さよりも浅い非貫通溝９１を形成するのみであるため、母材８を加工する手間がない。したがって、めっき層９の厚さよりも深い流路を有するマイクロチップを形成する場合でも、加工の手間を減らし、加工時間を短縮することができる。
【００４２】
また、１枚の基板に深さの異なる溝を並存させると、偏肉構造となり、基板にひけが発生しやすくなるが、基板２は単一の深さの非貫通溝２１と、貫通溝２２のみが設けられているため、ひけが発生しない。
【００４３】
なお、以上の実施形態においては、非貫通溝２１により形成される流路と貫通溝２２により形成される流路の両方を備える構成としたが、本発明はこれに限らず、Ｎｉ−Ｐめっきの厚さよりも深い流路のみを有するマイクロチップに本発明を適用してもよい。
【００４４】
また、キャビティ５１の底部に突条を形成し、基板２のキャビティ５１側の面に突条と対応する形状の非貫通溝を形成してもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１、１０１  マイクロチップ
１１、１１１  蓋板
１２  底板
２、１０２  基板
２１、１２１、１２２  非貫通溝
２２  貫通溝
３、１０３  金型
４、１０４  コア
４１、１４１  突条
５  型板
５１  キャビティ
５２  挿入溝
６  コアピン
７  保持板
８、１０８  母材
１８１  下穴
９、１０９  Ｎｉ−Ｐめっき
９１  非貫通溝
【図１】
2011122215.tif 000003
【図２】
2011122215.tif 000004
【図３】
2011122215.tif 000005
【図４】
2011122215.tif 000006
【図５】
2011122215.tif 000007
【図６】
2011122215.tif 000008
【国際調査報告】
2011122215.tif 000009
2011122215.tif 000010
2011122215.tif 000011
2011122215.tif 000012
2011122215.tif 000013
2011122215.tif 000014